Университет Саар в настоящее время разрабатывает 100% регенеративную и самодостаточную солнечную заправочную станцию в сотрудничестве с Техническим университетом Кайзерслаутерна, Schmid Energy Systems GmbH из Фройденштадта и IZES gGmbH из Саарбрюккена. Федеральное министерство экономики и энергетики (BMWi) финансирует совместный проект Opti Charge на общую сумму 1,6 млн евро, из которых 300 000 евро пойдут в Саарский университет. Проект стартовал 1 августа 2015 года и продлится три года.
«Испытательный центр будет установлен в контейнере, крыша которого оборудована солнечными батареями. Внутри находится электрохимическая батарея, которая временно накапливает солнечную энергию и выполняет функцию зарядной станции с двумя розетками для электромобилей », - объясняет Харальд Наттер из кафедры физической химии. Химик, имеющий докторскую степень по химии, возглавляет рабочую группу Saar-Uni в проекте Opti Charge.
Картинная галерея
Ванадий окислительно-восстановительный аккумулятор - сердце системы
Сердцем системы является электрохимический накопитель: ванадиевая окислительно-восстановительная батарея. До 50 электрохимических ячеек должны быть соединены последовательно в так называемую ячейку. Каждая отдельная ячейка состоит из двух отдельных электродных пространств, которые разделены ионопроводящей мембраной. Электродные отсеки содержат специальный флис из углеродного волокна. Стек ячейки соединен с двумя резервуарами, которые содержат водные растворы с ионами ванадия различной валентности. «Если солнечная энергия подается на батарею, ионы ванадия изменяют свое состояние окисления, - объясняет Харальд Наттер, как работает батарея. Во время процесса зарядки ионы ванадия окисляются на стороне анода (ионы V4 + изменяют свою степень окисления до V5 +) и восстанавливаются на стороне катода (ионы V3 + изменяют свою степень окисления на V2 +). Когда энергия потребляется, то есть, когда транспортные средства заряжаются, процесс происходит в противоположном направлении. Таким образом, электрическая энергия может накапливаться в растворах ванадия и храниться в двух резервуарах.
электромобильности
Электрический автобус быстро заряжается через контактную систему на крыше
Электрический мотоцикл
Студенты разрабатывают электрические гоночные мотоциклы
Сложные технологии
Батареи Redox уже используются для различных целей, в том числе для хранения энергии ветра и воды. Однако: «Использование в качестве зарядной станции для электромобилей является новым», - говорит Харальд Наттер. «Технология, стоящая за этим, очень сложна». Поэтому партнеры по сотрудничеству распределили задачи:
- Например, TU Kaiserslautern разрабатывает систему управления зарядкой, то есть программное обеспечение, которое контролирует работу батареи. Данные о входящей погоде также должны быть приняты во внимание, чтобы обеспечить наличие достаточной свободной памяти, когда ожидается солнце.
- При интеграции управляющего программного обеспечения в испытательную систему ученым Кайзерслаутерна оказывает поддержку исследовательская группа «Технические инновации» из ИЗЕС, которая также координирует проект.
- Компания Schmid разработала прототип системы, но без солнечных элементов и со стандартными компонентами.
- Рабочая группа Saar-Uni поставила перед собой цель оптимизировать эти компоненты.
Ученые из Университета Саара хотят, прежде всего, улучшить качество углеродного флиса, на котором происходит электронный обмен: «Мы хотим еще больше увеличить поверхность мелкоразветвленного углеродного волокна, а также применять катализаторы», - объясняет Харальд Наттер. Он и его команда также работают над разработкой нового датчика состояния заряда. Это должно работать с помощью спектроскопического анализа, который определяет количество определенных видов ионов. «Если ионов V5 + много, батарея заряжается, если ионов V4 + много, она разряжается», - объясняет исследователь из Саарбрюккена. Чтобы определить количество ионов, небольшие образцы водного раствора должны быть откачаны в кювету, которая облучается источником лазерного излучения и ультрафиолетовым излучением. Детектор регистрирует характерные пики, высота и форма которых коррелируют с количеством определенных видов ионов и могут быть переведены в концентрацию с использованием алгоритма математической оценки. Таким образом, состояние заряда может быть постоянно записано онлайн.
Строительство опытного завода на ИЗЭС
Строительство пилотной установки на площадке Бурбач IZES gGmbH должно начаться в ближайшее время. Вся система будет управляться центральным компьютером, который получает данные от зарядной станции по линии сотовой связи. (Ш)